室溫超導還會成功嗎？為什么說室溫超導的本質就是演生論？

最近疑似室溫超導的LK-99材料很火，土木老哥的嘴都能被釣歪了。

我原本計劃等這件事塵埃落定之后，才寫一篇文章講一下。但看目前這個進展，沒有幾個月的時間是難以有最終的結果 ，有的測量出抗磁性，有的又沒有抗磁性，而零電阻測量的實驗結果也不一樣。

所以關于此次室溫超導，現在就不評論了，等后續驗證就行

最近關于超導的科普太多了，這期文章的重點不在室溫超導，如果只關注室溫超導，那格局還是有點小了。如果LK-99最后獲得成功，這不僅只是室溫超導的成功，更是對演生論的最好驗證。

而演生論在現代物理學地位尤為重要，甚至可以算是第三次科學革命。

演生論除了可以解釋凝聚態物理的超導現象，也能解釋廣義相對論的缺陷，以及暗能量等問題。

那什么是演生論呢？

首先演生論是相對于還原論而言的，前兩次物理學革命都是基于還原論而來的。

現在很多人思考物理問題依舊是還原論的思想。因為這是人腦自帶的最樸素的思想。

首先物理研究的對象就是物質以及物質的變化規律，在宇宙中，物質的種類劃分極其龐雜，按物態劃分有固態，液態還有氣態，按元素組成劃分有金屬，木材，肉類。按導電性劃分有絕緣體，半導體和導體。物質種類的劃分可以有無數種，這取決于劃分的方式。

而且這些物質都在不斷變化，有量子糾纏，有空氣分子的布朗運動，又有光合作用，天體自轉，超新星爆發等等。

所以物理學家面對的如此龐雜的物質變化規律就得用還原論的思想來解決。也就是不管是什么物質，也不管是什么運動形式，我只需找到構成這些物質的最基本材料，以及控制它們運動的基本作用力，就可以全部推導出世間萬物的所有現象。

所以物理學家一直追求尋找基本粒子，以及所有基本作用力。如今的標準模型就是干這個的。

在如今的標準模型的框架中，宇宙萬物至少由61種基本粒子支配的。構成物質的基本粒子由48種費米子承擔。負責物質相互作用的運動由13種玻色子承擔。

如果你認為有了標準模型之后，從小尺度量子現象到大尺度引力現象幾乎都可以用這61種基本粒子解釋。

那這就是典型的還原論思想，先抓住最小，最基本的結構，只要了解最基本結構的性質和規律，就能反推出微觀和宏觀的所有性質和規律。但這是一種線性推理的過程。

第一次物理學革命時，牛頓就是利用還原論這樣干的，先通過蘋果落地現象找到地球上的引力規律，并將其視為宇宙中最基本的作用力，繼而將這種引力作用反推到更宏觀的天體運動上，從而獲得巨大的成功。

但是牛頓的引力并不能解釋所有現象，比如后來麥克斯韋的電磁理論的光速問題，水星進動的宏觀現象，以及電子繞原子核的微觀現象。所以這時候就需要一種新的，更基礎的還原論的理論取代牛頓力學。

這時候相對論和量子力學就呼之欲出了。前者從宏觀尺度取代牛頓力學，后者從微觀尺度取代牛頓力學。

量子力學和相對論的建立是第二次物理學革命的成果，1915年，廣義相對論提出之后，相對論的大廈基本完成，到上世紀40年代，量子力學的大廈基本穩固。但這時候物理學家還是抱著還原論的思想看待世界。

相對論將牛頓力學的還原論的基礎結構已經推進到時空彎曲，量子力學將物質構成的還原論已經推進到基本粒子尺度。

相對論和量子力學建立之后，物理學的大廈好像貌似真的建成了，剩下的工作真的就應該是縫縫補補的工作。因為宇宙萬物的運動的基礎結構幾乎都可以在相對論和量子力學中找到。終極還原論貌似已經成功，只需利用還原論的思想從微觀規律反推就可以得出所有宏觀規律。

但是在1911年，人類第一次發現了超導現象，這也是人類第一次發現的宏觀量子效應。當時的量子力學是無法解釋這種現象的。因為按照量子力學還原論的理論，電子在非真空的材料中運動時，必然會受到材料中原子的阻力，這就是電阻。

按照還原論的思想來理解，我們既然可以了解單個電子的運動規律，那從單個電子推導到多個電子在材料中的運動時，就必然會得出電子群也會受到相應阻力的結論。不可能出現無法預測出超導現象。

所以這時候還原論還對嗎？

既然我們已經可以掌握微觀粒子的運動規律，那為什么向上推導時，又出現預料之外的結果。

再后來，用量子力學的還原論推導不同尺度的現象時，出現了大量預料之外的現象，比如超流現象，量子反常霍爾效應。

于是物理學只能針對這些新現象提出新的理論，比如朗道-費米液態理論，bcs超導理論。但是這些理論都是唯象理論，不能深入到基層機制，只能解釋部分現象。

對于超導現象，bcs理論用兩個電子配對形成庫珀對，導致電子從費米子轉變成玻色子來解釋。這個理論可以很好的詮釋部分超導現象，但是最近韓國的室溫超導材料，暫時還無法用bcs理論解釋。我們無法得知在室溫情況下，電子是如何形成庫珀對的。或許它們壓根就不是庫珀對，而是一種全新的現象。

如今，還原論已經過時。用還原論解釋宇宙萬物，甚至都沒有推導到宏觀尺度就得流產。

這時候就需要用演生論取代還原論。關于演生論，物理學家安德森有著極其精辟的解釋。

他認為，由基本粒子構成的，巨大和復雜的集聚體的行為，不能依據少數粒子的性質做簡單外推就能理解。

而正好相反，在復雜系統的每一個層次，都會呈現出全新的規律。而要理解這些新行為，所需要做的研究，就其基礎性而言與其他研究相比毫不遜色。他的意思就是說，物質在不同層次里面，實際上有它自身的規律。而且就重要性也都是平等的，沒有誰更基礎一說。

關于這些層次，簡單講，有很多種方式可以劃分這些層次。最簡單的劃分至少有三種層次。分別是空間層次，時間層次和關聯層次。

通俗來說，即便我們知道構成物質的基本粒子的運動規律和性質，但是通過這些規律也無法線性推理出粒子之間相互關聯時產生的新的性質。甚至新的性質和基本粒子的基礎性質截然相反。

如果粒子多樣性和復雜度在空間層次越來越宏觀，性質又會大變。

比如微觀世界的量子疊加態，在宏觀尺度上幾乎就會消失殆盡。物質性質從量子疊加態變成確定的本征態，描述它們的理論就會從量子力學就會過渡到經典力學。

而在時間尺度上，短時間的粒子性質和長時間的粒子性質也截然不同，比如基本粒子會隨著時間的推移發生隨機的量子疊加態的坍塌。

這就是演生論，物質的性質在不同尺度，不同時間，和不同復雜度(關聯性)狀態下，會出現截然不同的性質。新的性質是無法用還原論推導出來的。

因為新層次產生的新規律，和更小層次的規律是平級的，沒有誰更基礎一說。

演生論通俗比喻來說，一顆糖是甜的，兩顆糖放嘴里就不是2倍甜，而可能是任何一種其他的味道，比如辣味。而三顆糖放嘴里可能是未知的味道，也可能無味。

認為兩顆糖放嘴里是二倍甜就是典型的還原論的思想，而兩顆糖放嘴里出現辣味就是演生論。

所以在演生論中，經常會出現實驗超越理論的存在，因為所有的唯象理論，本質都是局限性還原論，只適用于部分現象，物質在新的層次出現的可能現象很難預料，并且會顛覆原有的理論。

就拿最近的室溫超導來說，如果LK-99材料為真，那它就已經脫離現有理論框架了，因為根據BCS理論的預測，常壓下的超導轉變溫度不能超過40K。

后來1986年發現的銅氧化物材料和2008年發現的鐵基超導材料就已經超出bcs理論的解釋了。

由于演生現象的存在，新超導材料甚至會出現在理論指導下做不出，反而失誤操作，或者無意摻入雜質就成了的怪異現象。

于是就有人調侃，發現新超導材料的第一定律就是遠離理論物理學家。

由于演生現象的存在，我們可能就無法利用一種所謂的萬有理論，解釋宇宙萬物的所有現象。

為了描述演生過程中突然迸發的未知現象就得發展新的學科，現在的凝聚態物理，拓撲理論，混沌理論就是演生論的最好詮釋。

我們現在大部分時間都是將演生論利用到次微觀尺度，也就是從粒子尺度到大分子尺度。然而在超宏觀尺度，演生理論可能會再次發揮作用，這就暗能量問題。

暗能量的本質就是一種斥力現象。這也是現代物理學天空最大的一朵烏云之一，如今我們只能知道宇宙中存在引力作用，但為什么在超宏觀尺度上，宇宙在膨脹，星系之間的距離在不斷拉大。

之前我們用大爆炸的余威解釋宇宙膨脹的原因，這就意味著宇宙在減速膨脹，但在1998年，天文觀測通過1a型超新星爆發發現宇宙正在加速膨脹。所以這就不得不尋找新的機制解釋宇宙加速膨脹。這種機制就是假設宇宙中存在均勻分布的暗能量，它充當斥力的作用，讓宇宙加速膨脹。

從室溫超導到暗能量上，都是演生論在發揮作用。我們能接受在微觀尺度上發生的各種演生現象，為什么就不能將其利用到超宏觀尺度上呢？

宇宙在不同尺度表現的性質可能截然相反，多個粒子相互作用可能會出現超導現象，而宇宙在的超宏觀尺度也可以出現以引力截然相反的斥力現象。

層次不同，性質不同是演生論的核心觀點。此前，我們總是喜歡找到簡而美的萬有理論，利用萬有理論從還原論的思想推導宇宙中所有現象，仿佛只有這樣，物理學大廈就能建成，這樣我們就可以萬事大吉，一勞永逸。

其實這種思想反而束縛了科學的發展，因為這樣一來，我們可以利用的自然規律就越少，科技水平就越存在上限。反而不同層次的物質性質越不一樣越好，這樣我們可以利用到自然規律就越多，就越能創造新的科學，不斷創造新的事物，推進人類文明。